电网络理论1-66
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.供用电网络考试内容第一章绪论第一节电力系统概述理解掌握 1 电力系统的构成包括:答:电力系统是由发电机,变压器,输配电线路和电力用户的电器装置连接而成的整体,他完成了发电,输电,变电,配电,用电的任务。
电力系统的概念答:什么是电力网、电力系统、动力系统答:电路系统各种电压的变电所及输配电线路组成的统一体,称为电力网。
电力网的主要任务是输电与分配电能。
2为发电厂和用户架起一座桥梁,用于传输电能,这边是电力系统。
2电力系统运行的特点(1)、电能生产,运输,使用的同时性(2)与生产及人们生活密切相关性、(3)过渡过程的瞬时性3对电力系统的基本要求(1)满足用电要求、(2)、安全可靠用电(3)保证电能质量,保证电力系统运行的经济性---以及1类~3类负荷的定义答:,电能质量指标—电压(正负百分五)、频率(正负百分之零点二到五)、波形(正弦波)一类负荷,在正常的运行和故障情况下,系统接线方式必须有足够的可靠性和灵和性,保证对用户的连续供电。
二类负荷,需双回路线路供电,三类负荷,允许停电较长,但不可以随意停电。
第二节发电厂类型熟悉1发电厂的种类;理解掌握1水电厂发电机容量大小由上下游的落差和流量决定2根据地形地质水能资源特点的不同,水电厂的分类;水力发电厂按其运行方式可分为无调节水电厂和有调节水电厂)3各类电厂的结构和特点第三节变电所类型熟悉变电所的类型和分类1按在电网的地位和作用划分:升压变压器和降压变压器按电压高低划分,大型变电所,中型变电说,小型变电所,按变电所的结构型式划分,屋外是变电所,屋内是变电所,地下变电所和箱式变电所第四节电力网的电压理解掌握1我国电力的额定电压022. 0.38 3 6 10 35 60 110 220 330 500 750KV第五节供配电系统的接地理解熟练掌握1按接地的目的不同,接地可以分为什么?答:工作接地,保护接地。
防雷接地2工作接地,中性点直接接地优点:单相接地时,其中性点电位不变,非故障相对电压接近相电压,因此降低电力网绝缘的投资,而且电压越高,其经济效益也越大,所以,目前我国对110千伏以上的电力网一般采用中性点直接接地。
电网络理论电网络理论是电力系统的基础理论,通过对电路中电流、电压、功率和能量等参数的分析和研究,以及电路中的元件如电阻、电容和电感等的特性和相互关系,来研究电路中的电能传输、控制和转换问题。
本文将从电网络的基本原理、电路分析方法、交直流电路、三相电路和磁电路等方面来介绍电网络理论。
一、电网络的基本原理电网络是由电路元件按照一定的连接方式组成,在电路中产生或传输电能的一种电学系统。
它包含基本电路、复合电路和控制电路等三种基本类型。
其中,基本电路只由一种电路元件构成,例如电阻、电容和电感等单元,例子如图1所示。
图1:基本电路复合电路由多种电路元件组合而成,可以分为串联、并联、树型等不同结构,例子如图2所示。
图2:复合电路控制电路则在复合电路的基础上增加了逻辑控制包括开关、计算机等,在实现空间、时间、功能上高度复杂,例子如图3所示。
图3:控制电路每种电路元件都有其对电能的特性消耗、储存、转换的贡献,而每种电路结构规则所连接的电路元件也影响了电路的性能特征。
因此,电网络理论的基本任务是分析和预测电路中电信号之间的关系和影响。
二、电路分析方法为了研究电路中的各种性质,需要采用适当的方法来分析电路。
电路分析方法主要分为两大类,即基本法和派生法。
1.基本法基本法是指对简单电路采用基本关系式和物理学原理求解电路中的电压、电流和功率各种参数的方法。
其中包括:(1)基尔霍夫电压定律法和基尔霍夫电流定律法,用于求解电路中各节点的电压和电流。
(2)欧姆定律法,用于求解电路中电阻元件的电流和电压。
(3)功率方程法,用于求解电路中的功率分配和传输。
(4)电荷守恒定律法,用于求解电路中的电荷分布和电场特性等。
如图4所示的简单电路,可以采用基本法来计算其中的电路参数。
图4:简单电路2.派生法派生法是指通过用已知电路中的节点电压、电流或电阻替换未知元件来简化复杂电路求解问题的方法。
其中的常用方法有:(1)串并联电路转换,用于求解串联、并联电路特性和电路等效性分析。
目录1. 基本网络元件与网络性质 (1)1.1 网络变量 (1)1.2 基本网络元件 (2)1.2.1 电阻元件 (2)1.2.2 电容元件 (3)1.2.3 电感元件 (4)1.3 网络性质 (5)1.3.1 线性与非线性网络 (5)1.3.2 时变与时不变网络 (6)1.3.3 元件的无源性和有源性 (6)1.3.4 网络的无源性和有源性 (9)1.4 二端口元件 (9)1.4.1 阻抗变换器 (9)1.4.2 阻抗逆变器 (11)1.5 零器和泛器 (12)2. 网络图与网络方程 (15)2.1 网络图论基础 (15)2.2 拓扑矩阵 (18)2.2.1 关联矩阵 (18)2.2.2 回路矩阵 (18)2.2.3 割集矩阵 (19)2.2.4 拓扑矩阵之间关系 (20)2.3 矩阵形式的基尔霍夫定律 (21)2.4 直接法分析 (24)2.5 网络矩阵方程 (26)2.6 改进的结点方程 (29)2.7 混合变量方程 (31)2.8 含零泛器的结点方程 (32)2.9 撕裂法 (34)3. 网络函数 (40)3.1 多端口网络的短路参数矩阵 (40)3.2 多端口网络的开路参数矩阵 (42)3.3 多端口网络的混合参数矩阵 (43)3.4 含独立源的多端口网络 (46)3.5 多端网络的不定导纳矩阵 (47)3.6 原始不定导纳矩阵 (48)3.9 不定阻抗矩阵 (57)4. 网络状态方程分析 (60)4.1 网络状态变量的选取 (60)4.2 线性非常态网络的状态方程 (62)4.3 建立状态方程的系统公式法 (64)4.4 含受控源的系统公式法 (67)4.5 多端口法 (68)4.6 状态方程的时域解 (70)4.7 状态方程的变换域解 (73)5. 网络定理与网络等效 (77)5.1 特勒根定理 (77)5.2 伴随网络 (78)5.3 互易定理 (82)5.4 对偶网络 (83)5.5 网络等效 (86)5.5.1 等效网络 (86)5.5.2 保留结点集合 (87)5.5.3 边界结点集合 (89)5.6 戴维南等效与诺顿等效 (90)6. 网络变动计算与灵敏度分析 (94)6.1 参数变动定理 (94)6.2 补偿法 (96)6.2.1 矩阵求逆辅助定理 (96)6.2.2 变动网络的补偿法计算 (97)6.3 灵敏度 (99)6.4 增量网络法 (100)6.5 伴随网络法 (102)7. 二阶RC有源滤波器 (108)7.1 二阶滤波函数 (108)7.2 运放的时间常数 (111)7.3 有限增益正反馈滤波器 (113)7.4 无限增益多路负反馈滤波器 (118)7.5 多运放二阶RC滤波器 (121)7.6 基于电流传输器的RC滤波器 (123)7.6.1 电流传输器 (124)7.6.2 电流传输器运算单元 (125)7.6.3 基于电流传输器的滤波电路 (127)8. 滤波器综合基础 (129)8.2.1 电抗函数的性质 (133)8.2.2 福斯特综合法 (134)8.2.3 考尔综合法 (135)8.3 二端口带载LC网络实现 (138)8.4 滤波器的逼近函数 (140)8.4.1 巴特沃思滤波器 (141)8.4.2 切比雪夫滤波器 (145)9. 高阶有源滤波器 (150)9.1 滤波函数的转换 (150)9.2 元件模拟实现 (154)9.2.1 仿真电感实现 (155)9.2.2 频变负电阻实现 (156)9.3 运算模拟实现 (157)9.4 级联法实现 (159)10. 开关网络分析 (164)10.1 分析直流变换器的状态平均法 (164)10.2 准谐振变换器的分析 (167)10.3 传递函数转换 (170)10.4 开关电容网络的分析 (174)11. 非线性电阻网络 (180)11.1 非线性电阻网络方程 (180)11.2 分段线性化方法 (182)11.3 牛顿 拉夫逊法 (184)11.4 友网络模型法 (186)12. 非线性动态网络 (190)12.1 相空间、轨线 (190)12.2 平衡点类型 (193)12.2.1 平衡点领域的线性化 (193)12.2.2 二阶线性状态方程组的平衡点 (194)12.3 稳定性分析 (197)12.4 周期解与极限环 (199)12.4.1 极限环形式 (199)12.4.2 一些极限环的判据 (200)12.4.3 拟周期振荡 (201)12.5 非线性电路的分岔 (203)12.6 混沌振荡电路 (206)12.6.1 混沌振荡的特点 (206)12.6.2 李雅普诺夫(Lyapunov)指数 (209)12.6.4 超混沌电路 (213)13. 非线性动态网络解法 (216)13.1 动态网络的数值解法 (216)13.2 摄动法 (219)13.3 平均值法 (221)13.4 谐波平衡法 (223)13.5 铁磁谐振电路的分析 (224)13.5.1 铁磁谐振电路的谐波解 (226)13.5.2 铁磁谐振电路中的次谐波 (229)1. 基本网络元件与网络性质这里所称的网络是指电气网络,即电路。
电网络分析综述电路CAD技术是电路分析、设计、验证的有力工具,随着集成电路特征尺寸进入纳米时代,电路的规模越来越大,工作频率越来越高,芯片上市时间越来越短,以集成电路CAD为基础的电子设计自动化(EDA)已经成为提高设计效率、优化电路性能,增加芯片可靠性和提高芯片合格率的新兴产业,渗入到集成电路设计的每一阶段。
电路CAD已经有近40年的历史,涉及电路理论、半导体器件物理、线性与非线性方程组的求解方法、最优化涉及、数值分析和计算机软件等多个领域。
纳米时代的到来既为电路CAD技术带来了机遇,也使之前面临更大的挑战。
随着集成电路与计算机的迅速发展,以电子计算机辅助设计为基础的电子设计自动化技术已经成为电子学领域的重要学科,并已形成一个独立的产业。
它的兴起与发展,又促进了集成电路和电子系统的迅速发展。
当前,集成电路的集成度越来越高,电子系统的复杂程度日益增大,而电子产品在市场上所面临的竞争却日趋激烈,产品在社会上的收益寿命越来越短,甚至只有一二年时间。
处于如此高速发展和激烈竞争的电子世界,电路设计工作者必须拥有强大有力的EDA 工具才能面对各种挑战,高效地创造出新的电子产品。
20世纪70年代到80年代初期,电子计算机的运算速度、存储量和图形功能还正在发展之中,电子CAD和EDA技术还没有形成系统,仅是一些孤立的软件程序。
这些软件在逻辑仿真、电路仿真和印刷电路板(PCB)、IC版图绘制等方面取代了设计人员靠手工进行繁琐计算、绘图和检验的方式,大大提高了集成电路和电子系统的设计效率和可靠性。
但这些软件一般只有简单的人机交互能力,能处理的电路规模不是很大,计算和绘图的速度都受限制。
而且由于没有采用统一的数据库管理技术,程序之间的数据传输和交换也不方便。
20世纪80年代后期,是计算机与集成电路高速发展的时期,也是EDA技术真正迈向自动化并形成产业的时期。
这一阶段,EDA的主要特点是:能够实现逻辑电路仿真、模拟电路仿真、集成电路的布局和布线、IC版图的参数提取与检验、印制电路板的布图与检验、以及设计文档制作等各设计阶段的自动设计,并将这些工具集成为一个有机的EDA系统,在工作站或超级微机上运行。